JP2000356517A - レーザー光検出装置 - Google Patents

レーザー光検出装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 より優れた省電力性を実現し、電池やバッテ
リ等でも長時間の作動を可能とする。 【解決手段】 レーザー光発生装置により射出されて基
準平面を形成するレーザー光を検出するレーザー検出装
置において、レーザーを検出する受光センサ用の電源
を、建設機械が稼働していないときには自動的にオフに
し、かつ建設機械が再び稼働した場合に振動センサによ
りその振動を検知することで、受光センサ用の電源をオ
ンにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は造成作業等に用い
られるローテティングレーザー等のレーザー光発生装置
からのレーザー光を検出するレーザー光検出装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】レーザー光検出装置は建設機器の整地器
具周辺に取り付けられる。そのため、コードによる配線
等は取り付けに邪魔である。また、整地器具等に巻き込
まれることは大変危険なため、そうならないように厳密
に設置する必要があり、その作業は大変面倒であった。
【０００３】そこで、これらコード類を廃止するため、
レーザー検出装置をバッテリーにより駆動することが考
えられた。
【０００４】レーザー装置が稼働しっぱなしでは、直ぐ
にバッテリーが上がってしまうので、従来のレーザー光
検出装置では、レーザー光が入射しているか否かにより
装置全体の電源の動作を切り換えていた。
【０００５】この場合、レーザー光が入射せず、所定の
時間が経つと、装置が“スリープモード”になり待機す
る。そして、スリープ時に受光センサがレーザー光を検
出すると、スリープモードを解除し、レーザー検出装置
が稼働状態になるようになっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとしている課題】レーザー光の入射
を検知する従来のレーザー検出装置では、常にレーザー
光の検知が可能な状態でなければならないので、受光セ
ンサは常に通電されていなければならなくなる。
【０００７】ところが、この受光センサは、レーザー光
の入射位置を検出する機能を有するので、多くのチャン
ネルを有するアナログ回路を設けており、装置において
約５分の６もの電力を消費してしまう。
【０００８】したがって、スリープモードであっても、
省電力効果はあまりなく、バッテリーの消耗を軽減する
効果が少なかった。
【０００９】本発明の目的は、より優れた省電力性を実
現することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の解決手段は請求
項１〜３に記載のレーザー検出装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明によるレーザー検出装置
は、レーザー光発生装置により射出されて基準平面を形
成するレーザー光を検出する。レーザーを検出する受光
センサは電源に接続されている。建設機械が稼働してい
ないときには、その電源を自動的にオフにする。建設機
械が再び稼働したときは、振動センサにより建設機械の
振動を検知することで、受光センサ用の電源をオンにす
る。
【００１２】振動センサがチップ型コンデンサにより構
成されているのが好ましい。
【００１３】本願発明の好ましい態様は、受光センサ用
の電源をマイコンで管理するとともに、建設機器の作動
状態を振動センサにより検知するように構成したもので
ある。
【００１４】このような構成にすることにより、スリー
プの解除が、レーザー光の入射でなく、設置された建築
機械の動作により確実に制御できるだけでなく、スリー
プ時には受光センサへの電力供給を止めることが出来、
振動センサのみの電力で済むので、消費量もきわめて少
なくできる。
【００１５】本願発明の好ましい形態のレーザー光検出
装置は、エクスカベーター等の建築機械のアーム等に磁
石またはクランプを介して所定の位置に固定される。こ
こで所定位置とは、バケット等のように施工面を形成す
る整地器具（とくにその先端）と所定位置とのオフセッ
トを明確とする事が可能な位置である。
【００１６】施工現場において、ローティングレーザー
等のレーザー光発生装置によりレーザー光による基準平
面を形成する。
【００１７】一方、レーザー光検出装置は、建設機械の
整地器具の上方に取り付けられ、このとき整地器具にお
ける施工面を形成する部分に対し所定の高さに基準位置
がくるように配置される。
【００１８】また、レーザー光検出装置は、受光センサ
でレーザー光を検出し、このレーザー光の入射位置と装
置の基準位置との偏差（高さ方向）に応じて、建設機器
のオペレータに対し整地器具の動かすベき方向をディス
プレイ（表示部）により指示する。
【００１９】本願発明のさらに好ましい形態の建設機械
用レーザー光検出装置は、整地器具の上方に受光センサ
を取り付け、基準となるレーザ光を受光センサで検知
し、それに基づいた情報をディスプレイに表示する。
【００２０】受光センサの受光部の検出範囲に、複数の
基準位置を設定して、１つの基準位置を標準位置とし、
他の基準位置をオフセット位置とする。第１及び第２オ
フセット位置を標準位置の上下にそれぞれ設ける。標準
位置とオフセット位置のいずれで検出が行なわれている
かを示すディスプレイ（表示部）を設ける。
【００２１】レーザー光検出装置に使用する受光センサ
においては、基準位置（高さ表示）に対するレーザー光
の入射位置を検出し、それに基づき、整地器具を移動す
べき方向と移動量をオペレータに対して表示する。
【００２２】レーザー光検出装置は、その本体の裏面を
建設機械の所定位置（アーム等）にネジ等で着脱可能に
取り付ける。
【００２３】また、磁力により、建設機器の整地器具に
固定することもできる。構造は、複数のマグネットを複
数の網板で挟み込むことで、磁力を強力にすることがで
きる。その場合、網板部が整地器具等に接するので、耐
久性が高い。また、網板はそれぞれわずかに動くので、
多少凹凸がある面でも、確実に固着し、急な衝撃等でも
脱落を防ぐ。
【００２４】また、レーザー光検出装置は、整地器具に
固定されたポール等に固定することもできる。その場合
は、クランプ式が用いられることが多い。
【００２５】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
【００２６】図１は、本発明の１つの実施例による建設
機械用レーザー光検出装置１を備えたショベルカー２に
よる土工事の様子を示す平面図である。
【００２７】図１において、１０は、整地（造成地面）
の検出範囲を示す。
【００２８】図１の整地状態において、整地の基準位置
１１は標準位置となっている。
【００２９】整地又はその隣接地の所定箇所に、三脚３
を介して回転レーザ装置４を設置する。回転レーザ装置
４から出射されたレーザ光Ｐが基準となる面を形成して
いる。
【００３０】レーザ光Ｐと協働して、適正高さを建設機
械２側の操縦者に指示するためのレーザー光検出装置１
が建設機械２のアーム部２ａに設定されている。
【００３１】図２に示すように、レーザー光検出装置１
は、レーザ光Ｐを検出するための受光センサ５と、それ
に基づいて適正高さからのズレを建設機械２側の操縦者
に提示するためのディスプレイ６を有する。
【００３２】レーザー光検出装置１の前方部に受光セン
サ５が配置されている。この受光センサ５の検出範囲に
は、中央Ｃの上下に上方レンジＲ１と下方レンジＲ２が
配置されている。両方のレンジＲ１、Ｒ２とも約１０ｃ
ｍの寸法になっている。レーザー光は、図２の左側から
右向きに送られてきて、受光センサ５の検出範囲に入り
得るようになっている。
【００３３】ディスプレイ６には、多数の発光素子６１
（たとえばＬＥＤ）が矩形の枠６２の中に所定のパター
ンで配置されている。上下方向に９列が設定されてい
て、上の列から順に２個、１個、３個、１個、３個、１
個、３個、１個、２個の発光素子６１が各列に配置され
ている。３個の列が３つあるが、いずれも基準位置を示
しており、中央の列は標準位置を示し、上の列は第１オ
フセット位置を示し、下の列は第２オフセット位置を示
す。これらの基準位置を示すそれぞれの列に対応させ
て、発光素子からなるマーク６３、６４、６５が配置さ
れている。
【００３４】符号６６は、標準位置のマーク６５と、第
１及び第２オフセット位置のマーク６３、６４のいずれ
か１つを選択するためのボタンを示す。オペレータがボ
タン６６を押すごとに、設定される（つまり点灯する）
マーク６３、６４、６５の位置がローテーション式に変
化する。６７は、オン、オフ切換用のパワースイッチで
ある。
【００３５】図３を参照して、ディスプレイ６の作用を
説明する。白の丸と四角は発光素子６１、６３〜６５の
点灯状態（又は点滅）を示し、黒の丸と四角は発光素子
６１、６３〜６５の消灯状態を示す。
【００３６】図３は通常状態の位置表示例を示す。標準
位置のマーク６５が点灯している。
【００３７】図３のＡとＢでは、レーザー光Ｐは受光セ
ンサ５の基準位置Ｓ（標準位置）よりも下方にある。
【００３８】図３のＣでは、レーザー光Ｐは受光センサ
５の基準位置Ｓ（標準位置）と一致している。
【００３９】図３のＤとＥでは、レーザー光Ｐは受光セ
ンサ５の基準位置Ｓ（標準位置）よりも上方にある。
【００４０】前述のように、基準位置Ｓがレーザー光Ｐ
の位置とずれている時は、４個の表示用の発光素子６１
が２種類の形（三角形状を構成する３個の発光素子と基
準位置に存在する１個の発光素子）に発光し、オペレー
タによるアーム２の移動を促す。この時、基準位置の発
光素子は、三角形状を構成する３個の発光素子に対し
て、ずれの幅と方向を示す基準となっている。ずれが小
さいときはアーム２の移動量は少なくし、ずれが大きい
ときはアーム２の移動量は大きくする。
【００４１】なお、基準位置の発光素子は基準のライン
を表現するように複数点灯してもよい。
【００４２】基準位置Ｓとレーザー光Ｐの位置が一致し
た時は、三角形状に発光していた発光素子６１は消光
し、新たに基準位置にある横一列の３つの発光素子６１
が発光し、移動の完了を示す。
【００４３】好ましくは、三角形の発光素子６１と、そ
の三角形の頂点方向の発光素子６１とを交互に点灯させ
ることにより、ずれ方向をより視認しやすくする。
【００４４】図４は、受光センサ５とディスプレイ６を
制御する装置を示している。
【００４５】レーザー光Ｐを検出する受光センサ５はア
ナログ回路（図示せず）を有する。その電源８３は、検
出装置本体に内蔵されているマイコン８１により制御さ
れている。
【００４６】このマイコン８１は、ある一定期間（たと
えば５分）レーザー光Ｐの入力がないと、建設作業は行
われていないと判断し、待機（ｓｌｅｅｐ）状態として
受光センサ５用の電源８３をオフにする。
【００４７】一方、待機状態になることで、振動センサ
８２からマイコン８１に入力される待機解除信号が有効
になる。これは、振動センサ８２が振動を検知した場
合、マイコン８１に待機状態を解除する信号である。な
お、振動センサ８２用の電源８３は常にオンになってい
る。
【００４８】消費電力の一例を述べると、装置全体の消
費電力は、作動時は３００ｍＷであり、待機状態のとき
（スリープ時）は４９ｍＷである。受光センサ５内のア
ナログ回路は、検出装置全体の約５／６の電力を消費す
るので、スリープモード時の省電力効果は高くなる。
【００４９】受光センサ５の消費電力が多い理由を述べ
ると、受光センサ５にはレーザー入射位置を検出するた
めに、回路のチャンネルが多く必要になるので、必然的
に多くの電力を消費してしまうからである。
【００５０】なお、電源８３としてはＮｉＭＨ式単３充
電池を４本使用している。もちろん、通常の乾電池やバ
ッテリーも使用可能である。
【００５１】図５は、振動センサ８２の一例を示してい
る。
【００５２】振動センサ８２はチップ型コンデンサと似
た構成になっており、複数のコンデンサ９１に振動を与
えると微弱な電流を生じるという特性を有する。
【００５３】実際に生じる電流はかなり微弱なので、ア
ンプ（図示せず）により増幅した後、マイコン８１のス
リープ解除ポートにスリープ解除信号を送るようにす
る。
【００５４】この振動センサ８２の消費電力はかなり微
弱であり、増幅用アンプ回路を含めても１ｍＷ程度の消
費電力となる。
【００５５】なお、本願実施例にて使用されている振動
センサ８２は「村田製作所 PKGS-45LB-TC」である。
【００５６】また、図４において、８４はオペレータを
示し、６６はマイコン８１用のスイッチを示す。
【００５７】このように振動センサ８２を使用すると、
装置全体の消費電力を少なくすることが出来る。特にバ
ッテリー等により駆動されている場合は、バッテリー切
れにより作業が中断されたりすることがなくなるので、
作業効率がも上がる。
【００５８】また、消費電力を抑えることで、バッテリ
ーの容量を減らして、装置の重量を軽くすることもでき
る。
【００５９】装置が軽くなると、急激な衝撃による装置
の脱落の危険が少なくなり、建設機器に設置する際の持
ち運び等も容易になる。
【００６０】振動センサを用いることで、装置の稼働状
態を建設機器の稼働状態に対して的確に制御できるよう
になるのである。
【００６１】
【発明の効果】本発明によれば、より優れた省電力性を
実現できる。さらに電池やバッテリ等でも長時間の作動
を可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施例による建設機械用レーザ
ー光検出装置を有するショベルカーで標準作業をしてい
る様子を示す説明図。
【図２】図１の建設機械用レーザー光検出装置を示す側
面図。
【図３】受光センサとディスプレイについて通常状態の
位置表示例を示す図。
【図４】受光センサの制御装置を示すブロック図。
【図５】振動センサの一例を示す斜視図。
【符号の説明】
１ 建設機械用レーザー光検出装置 ２ ショベルカー ２ａ 建設機械２のアーム部 ３ 三脚 ４ 回転レーザ装置 ５ 受光センサ ６ ディスプレイ １０ 整地（造成地面）の検出範囲 １１、１２、１３ 整地の基準位置 ６１、６３、６４、６５ 発光素子 ６２ 矩形の枠 ６６ ボタン ６７ オン、オフ切換用のパワースイッチ
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AB03 AB04 AC07 BA02 BA05 BA06 BB04 BB09 CA02 DA04 DB08 FA02 2G064 AA14 AB24 BA02 BA08 BD05 5G065 AA01 EA02 GA06 JA07 KA02 KA05 LA07 MA10 NA01

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザー光発生装置により射出されて基
    準平面を形成するレーザー光を検出するレーザー光検出
    装置において、レーザー光を検出する受光センサが設け
    られていて、その受光センサを作動する電源は、建設機
    械が稼働していないときには自動的にオフにされ、か
    つ、建設機械が再び稼働したときにその受光センサ用の
    電源がオンになる構成にしたことを特徴とするレーザー
    光検出装置。
  2. 【請求項２】 振動センサによって建設機械の稼動状態
    を検知することを特徴とする請求項１に記載のレーザー
    光検出装置。
  3. 【請求項３】 振動センサがチップ型コンデンサにより
    構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載
    のレーザー光検出装置。
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